सिंथेटिक आयन-एक्सचेंज द्वारा कठोर जल को मृदु बनाने के सिद्धांत और विधि की चर्चा कीजिए।

(N/A) सिंथेटिक रेजिन का उपयोग करके पानी की स्थायी कठोरता को दूर करने की प्रक्रिया पानी में मौजूद धनायनों (जैसे,$Na^{+}$,$Ca^{2+}$,$Mg^{2+}$) और ऋणायनों (जैसे,$Cl^{-}$,$SO_{4}^{2-}$,$HCO_{3}^{-}$) के क्रमशः $H^{+}$ और $OH^{-}$ आयनों के साथ विनिमय पर आधारित है।
सिंथेटिक रेजिन दो प्रकार के होते हैं:
$1)$ धनायन विनिमय रेजिन
$2)$ ऋणायन विनिमय रेजिन
धनायन विनिमय रेजिन बड़े कार्बनिक अणु होते हैं जिनमें $-SO_{3}H$ समूह होता है। रेजिन को पहले $NaCl$ के साथ उपचारित करके $RNa$ ( $RSO_{3}H$ से) में बदल दिया जाता है। यह रेजिन फिर $Na^{+}$ आयनों को $Ca^{2+}$ और $Mg^{2+}$ के साथ बदल देता है,जिससे पानी मृदु हो जाता है।
$2RNa + M_{(aq)}^{2+} \to R_{2}M_{(s)} + 2Na_{(aq)}^{+}$
धनायन विनिमय रेजिन $H^{+}$ रूप में भी होते हैं। ये रेजिन $H^{+}$ आयनों को $Na^{+}$,$Ca^{2+}$ और $Mg^{2+}$ आयनों के लिए विनिमय करते हैं।
$2RH + M_{(aq)}^{2+} \leftrightarrow MR_{2(s)} + 2H_{(aq)}^{+}$
ऋणायन विनिमय रेजिन पानी में मौजूद $Cl^{-}$,$HCO_{3}^{-}$,और $SO_{4}^{2-}$ जैसे ऋणायनों के लिए $OH^{-}$ आयनों का विनिमय करते हैं।
$RNH_{2(s)} + H_{2}O_{(l)} \leftrightarrow RNH_{3}^{+}.OH_{(s)}^{-}$ $\xrightarrow{+X_{(aq)}^{-}} RNH_{3}^{+}.X_{(s)}^{-} + OH_{(aq)}^{-}$
पूरी प्रक्रिया के दौरान,पानी पहले धनायन विनिमय प्रक्रिया से गुजरता है। इस प्रक्रिया के बाद प्राप्त पानी खनिज धनायनों से मुक्त होता है और प्रकृति में अम्लीय होता है। इस अम्लीय पानी को फिर ऋणायन विनिमय प्रक्रिया से गुजारा जाता है जहाँ $OH^{-}$ आयन $H^{+}$ आयनों को उदासीन कर देते हैं और पानी को आयन-मुक्त (de-ionize) कर देते हैं।